JPS6330031Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は水管型の水加熱用熱交換器に対する加
熱用バーナとして複数のバーナを設け、それらバ
ーナに対する燃料ガス供給量を調整する制御弁、
及び、燃料ガスを供給するバーナ台数を切換える
切換弁を設け、もつて、制御弁による燃料ガス供
給量調整と切換弁による着火バーナ台数の切換え
との組合せにより、給湯能力を大きな範囲にわた
つて比例調整できるようにしながらも、その大き
な範囲にわたる能力調整にかかわらず、バーナの
燃焼状態を良好に保てるようにした比例制御型ガ
ス湯沸器に関する。

〔従来の技術〕

従来、上記の如き型式の比例制御型ガス湯沸器
で、切換弁が切換られたときに燃料ガス供給路の
管路抵抗が変化することに起因して燃料ガス供給
量、すなわち、能力が非連続的に変化してしまう
ことに対処したものとして実開昭56−23840号公
報に示されるものであつた。

すなわち、このものでは、２個のバーナに分岐
接続する燃料ガス供給路において、各バーナに対
する分岐箇所よりも上流側に制御弁を介装し、か
つ、分岐箇所以降に切換弁を介装し、又、それら
弁に対する制御として、水加熱用熱交換器からの
出湯温度を検出することに基づき、その出湯温度
を設定された温度に維持するように制御弁を自動
開度調整すると共に、その制御弁の調整開度があ
る境界値よりも大きいときには２台のバーナの両
方を着火状態とし、かつ、境界値よりも小さいと
きには１台のバーナのみを着火状態とするよう
に、制御弁の調整開度に応じて切換弁を自動切換
操作する構成としており、そして、その制御にお
いて、１台のバーナのみを着火させた状態での制
御弁の開度調整範囲（小能力制御域）と、２台の
バーナの両方を着火させた状態での制御弁の開度
調整範囲（大能力制御域）とを一部ラツプさせて
いる。

つまり、そのように制御域をラツプさせること
により、切換弁の切換時に燃料ガス供給量（能
力）の非連続的変化のために出湯温度が設定温度
からズレたとしても、切換えられた先の側の制御
域でのラツプ部分を用いた、出湯温度検出に基づ
く制御弁の開度制御で出湯温度を設定温度に戻せ
るようにし、それによつて、出湯温度調整上で両
制御域が連続性をもつようにしている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、上述の如く小能力制御域と大能力制御
域とを単に一部ラツプさせただけのものでは、切
換弁の切換操作後、最終的には出湯温度は設定温
度に復帰維持されるものの、あくまで出湯温度検
出に基づいた制御弁の開度制御で出湯温度を設定
温度に戻すものであるために、切換弁の切換操作
時に管路抵抗変化による燃料ガス供給量（能力）
の変化分だけ出湯温度が設定温度から大きくズレ
てしまい、その後、設定温度に復帰するまでに多
少の時間を要することまでは回避できず、その
点、出湯温度の安定性の面で未だ改善の余地があ
つた。

一方、上述問題を解消するために、特公昭50−
3015号公報に示される技術、すなわち、燃料ガス
供給路において１つのメインバーナに対する分岐
路に制御弁を介装し、かつ、他のサブバーナに対
する分岐路の夫々に切換弁を介装し、そして、制
御弁の開度制御による能力調整において、メイン
バーナに対する燃料供給圧が設定上限値に至つた
ときに制御弁を予め定めた開度に閉じて切換弁の
１つを開き、又、逆に、メインバーナに対する燃
料供給圧が設定下限値に至つたときに制御弁を予
め定めた開度に開いて切換弁の１つを閉じるとい
う技術をガス湯沸器に適用することも考えられ
る。

しかし、この技術を適用すれば、上述の予め定
めた開度として制御弁の切換えに伴う管路抵抗の
変化分を見込んだ開度を設定することで、切換弁
の切換時における燃料ガス供給量（能力）の非連
続的変化は机上防止できるものの、この技術で
は、切換弁の切換操作時に制御弁のメインバーナ
に対する燃料供給量調整のみでサブバーナ１個の
定格能力に相当する能力変化分を吸収するから、
切換弁の切換時における制御弁の開度変更率が大
きな変更率（メインバーナへの燃料供給量に対す
るサブバーナ１個への定格燃料供給量の比に相
当）となつて、その大きな開度変更そのものが燃
料供給状態を大きく乱すこととなり、又、切換弁
の切換時にメインバーナの燃焼状態が大きく変化
して、そのことが加熱対象に対する加熱特性を大
きく変化させることとなり、これらのことに起因
して、切換弁の切換時に加熱能力が実際上、一時
的に変動してしまう。

又、特公昭50−3015号公報に開示されているよ
うな蒸気ボイラでは、切換弁の切換操作時に上述
の如き燃料供給状態の乱れや加熱特性の変化に起
因した加熱能力の多少の一時的変動があつても、
それによつて最終制御対象である蒸気圧が敏感に
変動してしまうようなことは無いから、前述の技
術は有効であると言えるが、水管型の水加熱用熱
交換器を備えるガス湯沸器（所謂ガス瞬間湯沸
器）では、連続して通水される水を熱交換器通過
過程において設定温度まで加熱昇温するものであ
るから、加熱能力の変動が一時的であつてもそれ
に対して最終制御対象である出湯温度が敏感に大
きく変動してしまい、その点、やはり特公昭50−
3015号公報に示される技術の適用をもつても、こ
の種のガス湯沸器における出湯温度の安定化は難
しいのが実情である。

その上、ガス湯沸器では、他のバーナを消火し
た状態で制御弁による燃料供給量（能力）制御を
施す最終着火のバーナを他のバーナよりも小能力
のものとし、それによつて、装置全体の能力調整
範囲の下限を小さくして湯沸器の使い勝手を良く
する（例えば、夏場のシヤワーを給湯目的とする
場合等）ことも良く行われるが、特公昭50−3015
号公報に示される技術を適用する場合には、メイ
ンバーナの能力調整範囲をサブバーナの定格能力
よりも大きくする必要があることから、最終着火
状態で残して制御弁による燃料供給量（能力）制
御を施すメインバーナを他のサブバーナよりも能
力的に大型のものにしなければならず、その点、
装置全体の能力調整範囲の下限を極力小さくして
湯沸器の使い勝手を向上するといつたことを行う
上で大きな制約を受ける。

本考案の目的は、上述の如き従来装置・技術を
勘案した上での合理的な改良により、切換弁の切
換時における出湯温度の変動を効果的に抑制し、
又、その改良において湯沸器機能上の制約を受け
ないようにする点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案によるガス湯沸器の特徴構成は、水管型
の水加熱用熱交換器に対する加熱用バーナとして
複数のバーナを設け、それらバーナに対する燃料
ガス供給量を調整する制御弁、及び、燃料ガスを
供給するバーナ台数を切換える切換弁を設ける型
式のもので、前記バーナに分岐接続する燃料ガス
供給路において、各バーナに対する分岐箇所より
も上流側に前記制御弁を介装し、かつ、分岐箇所
以降に前記切換弁を介装し、前記水加熱用熱交換
器からの出湯温度を検出する出湯温度検出器の検
出情報に基づき、出湯温度を設定された温度に維
持するように前記制御弁を自動開度調整する比例
制御回路を設け、その比例制御回路による前記制
御弁の開度調整と連係して、前記制御弁の調整開
度が大となるほど着火バーナ台数を段階的に増大
させるように前記切換弁を自動切換操作するバー
ナ台数制御回路を設け、そのバーナ台数制御回路
による前記切換弁の切換操作時に、前記切換弁の
切換えに伴う燃料ガス供給量の総量変化を抑制す
るように、その変化量に相当する設定開度巾だけ
前記比例制御回路による前記制御弁の調整開度を
自動補正する補正回路を設けたことにあり、その
作用・効果は次の通りである。

〔作用〕

つまり、基本制御としては、出湯温度検出に基
づいた比例制御回路による制御弁の自動開度調整
で出湯温度が設定温度に維持され、又、その制御
弁の調整開度が大となるほどバーナ台数制御回路
による切換弁の自動切換操作で着火バーナ台数が
段階的に増大されるが、その切換弁の切換時に
は、切換弁の切換えに伴う燃料ガス供給量の総量
変化、すなわち、管路抵抗変化に起因した燃料ガ
ス供給量の変化の変化量に相当する設定開度巾
（切換弁の切換時における燃料ガス供給量の変化
量を実験的・経験的に測量した上でその測量値に
応じて予め設定しておいた開度巾）だけ上述比例
制御回路による制御弁の調整開度が補正回路によ
り自動補正されることで、管路抵抗変化そのもの
が相殺的に抑制される状態で燃料ガス供給量の総
量変化が抑制され、それによつて、切換弁の切換
時における出湯温度の変動が効果的に抑制・防止
される。

又、制御弁は燃料ガス供給路において各バーナ
に対する分岐箇所よりも上流側に介装したもの、
すなわち、各バーナの各々に対して燃料ガス供給
量調整作用するものであるから、上述の如き自動
補正の際の制御弁の開度変更率は、燃料ガス供給
量の総量に対する、管路抵抗変化に起因した燃料
ガス供給量の変化量の比に相当するだけの小さな
変更率であり、又、切換弁の切換時における各バ
ーナ夫々の燃焼状態変化も小さなものであり、し
たがつて、自動補正時の制御弁の開度変更そのも
のにより燃焼供給状態が大きく乱されることも無
く、又、切換弁の切換時における各バーナ夫々の
燃焼状態変化に起因した加熱特性の変化も小さい
ものとなる。

すなわち、それら燃料供給状態の乱れや加熱特
性の変化に起因した、切換弁の切換時における加
熱能力の一時的変動も極めて小さいものとなり、
その点からも切換弁の切換時における出湯温度の
変動は効果的に抑制・防止される。

その上、本考案構成であれば、特公昭50−3015
号公報に示される技術を適用した場合のようなバ
ーナ能力上の制約、すなわち、最終着火状態で残
して制御弁による燃料供給量（能力）制御を施す
バーナを他のバーナよりも能力的に大型のものに
する必要があるといつた制約も無い。

〔考案の効果〕

上述の結果、切換弁の切換時における出湯温度
の変動が従前に比して極めて小さく、この種のガ
ス湯沸器における出湯温度の安定性、ひいては、
使い勝手に大巾に向上し得るに至つた。

又、使用用途に応じて装置全体の能力調整範囲
の下限を極力小さくするために、最終着火状態で
残して制御弁による燃料供給量制御を施すバーナ
を他のバーナよりも能力的に小型のものにすると
いつたことも設計上自由に行えて、その点、多用
途性の面でも優れたものとすることができた。

〔実施例〕

次に実施例を説明する。

第１図及び第２図に示すように、水管型の水加
熱用熱交換器１に対する加熱用バーナとして２台
のバーナ２Ａ，２Ｂを設け、水加熱用熱交換器１
からの出湯温度を検出する検出器３を設け、そし
て、その検出器３による出湯温度検出に基づき、
両バーナ２Ａ，２Ｂへの燃料ガス供給量を比例制
御する比例弁機構４を設けると共に、その比例制
御に連係して燃料ガス供給量の調整量が大となる
ほど着火バーナ台数を増大させる切換弁機構５を
設け、もつて、比例制御型ガス湯沸器を構成して
ある。

比例弁機構４は、両バーナ２Ａ，２Ｂの分岐接
続する燃料ガス供給路において各バーナ２Ａ，２
Ｂに対する分岐箇所よりも上流側に介装した制御
弁４Ａ、及び、出湯温度検出器３の検出情報に基
づき、出湯温度を設定された温度に維持するよう
に制御弁４Ａを自動開度調整する比例制御回路４
Ｂを備えている。

４Ｃは、比例制御回路４Ｂからの比例制御信号
電圧に基づき制御弁４Ａを開度調整する弁駆動回
路である。

一方、切換弁機構５は、燃料ガス供給路におい
て一方のバーナ２Ｂに対する分岐路に介装した切
換弁５Ａ、及び、比例弁機構４による燃料ガス供
給量の調整量、換言すれば、比例制御回路４Ｂに
よる制御弁４Ａの調整開度が設定値よりも大きい
ときに切換弁５Ａを開いてその切換弁５Ａ側のバ
ーナ２Ｂを他方のバーナ２Ａとともに着火状態と
し、かつ、制御弁４Ａの調整開度が設定値よりも
小さいときに切換弁５Ａを閉じて他方のバーナ２
Ａのみを着火状態とするように切換弁５Ａを自動
切換操作するバーナ台数制御回路５Ｂを備えてい
る。

５Ｃはバーナ台数制御回路５ＢからのLOW・
HIGH信号電圧に基づいたリレーＲ操作により切
換弁５Ａを切換操作する弁切換回路である。

すなわち、具体的には、比例弁機構４において
は、出湯温度検出器３（サーミスタ）の検出に基
づいて比較器OP₁により出力される電圧を分圧し
た電圧と抵抗R₁，R₂，R₃により分圧した電圧と
を加算した電圧を比例制御信号電圧として比例制
御回路４Ｂから出力させ、そして、その比例制御
信号電圧に応じて弁駆動回路４Ｃに制御弁４Ａの
開度調整を実行させる。

又、切換弁機構５においては、比例制御回路４
Ｂからの比例制御信号電圧と抵抗R₄，R₅，R₆，
R₇で決定される電圧とを夫々、入力と入力
として比較器OP₂に入力して、入力電圧が入
力電圧よりも低いときには低レベルの電圧を、
又、入力電圧が入力電圧よりも高いときには
高レベルの電圧をバーナ台数制御回路５Ｂから出
力させ、そして、そのバーナ台数制御回路５Ｂか
らの出力電圧が低レベルのときには弁切換回路５
ＣにおいてリレーＲを切断作動させることで切換
弁５Ａを閉動させ、又、出力電圧が高レベルのと
きには弁切換回路５ＣにおいてリレーＲを入続作
動させることで切換弁５Ａを開動させるようにし
てある。

このガス湯沸器においては、上述比例弁機構４
及び切換弁機構５の他に、切換弁機構５による着
火バーナ台数の切換に連動して、その切換時、す
なわち、切換弁５Ａの切換操作時に、切換弁５Ａ
の切換えに伴う燃料ガス供給量の総量変化を抑制
するように、その変化量に相当する設定開度巾
θaだけ比例制御回路４Ｂによる制御弁４Ａの調
整開度を自動補正する補正回路６を設けてある。

つまり、切換弁５Ａが切換えられたときに燃料
ガス供給路の管路抵抗が変化することに起因して
燃料ガス供給量が非連続的に変化してしまうこと
により出湯温度が設定温度からズレて変動してし
まうことを、上述補正回路６による自動補正で効
果的に抑制・防止するようにしてある。

上述補正回路６の具体的補正形態としては、比
較器OP₂での比較効果に基づきバーナ台数制御回
路５Ｂから出力される電圧が低レベルのとき（す
なわち、切換弁５Ａを閉じて着火バーナ台数を１
台とするとき）には、比較器OP₃から高レベルの
電圧を出力させて、比例制御回路４Ｂからの比例
制御信号電圧に設定補正電圧を加算した電圧を弁
駆動回路４Ｃに入力させ、一方、バーナ台数制御
回路５Ｂから出力される電圧が高レベルのとき
（すなわち、切換弁５Ａを開いて２台のバーナ２
Ａ，２Ｂをともに着火状態とするとき）には、比
例制御回路４Ｂからの比例制御信号電圧をそのま
ま弁駆動回路５Ｃに入力させるようにしてあり、
そして、前記設定補正電圧として、切換弁５Ａの
閉動による管路抵抗の増大により燃料ガス供給量
の総量が低下する分に相当する開度巾θaだけ制
御弁４Ａを余計に開動させる電圧を予め設定して
ある。

この設定補正電圧は第２図に示す回路上、V₁
×R₃／（R₃＋R₈）である（V₁は比較器OP₁の出
力電圧）。

すなわち、上述の如き自動補正により、制御弁
４Ａの開度θと燃料ガス供給量Ｑとが第３図に示
すような関係となり、着火バーナ台数が２台から
１台に切換るときには、制御弁４Ａがその時の開
度から設定開度θaだけ開動して、その着火バー
ナ台数の切換え（切換弁５Ａの閉動）に起因する
燃料ガス供給量の減少が抑制・防止され、逆に、
着火バーナ台数が１台から２台に切換るときに
は、制御弁４Ａがその時の開度から設定開度θa
だけ閉動して、その着火バーナ台数の切換え（切
換弁５Ａの開動）に起因する燃料ガス供給量の増
加が抑制・防止され、それによつて、着火バーナ
台数の切換えにかかわらず出湯温度は設定温度に
安定的に維持される。

図中７は温度設定器、８は元弁である。

尚、上述実施例では、回路上、切換弁５Ａが開
き状態にあるときを基準として、切換弁５Ａの閉
動時に補正回路６による補正を加えるようにした
が、それに代えて、切換弁５Ａが閉じ状態にある
ときを基準として、切換弁５Ａの開動時に補正回
路６による補正を加えるような構成としても良
い。

又、本考案は、３つ以上のバーナを備える比例
制御型ガス湯沸器にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本考案の実施例を示し、
第１図は制御ブロツク図、第２図は回路図、第３
図は制御弁開度と燃料ガス供給量との関係を示す
グラフである。 １……水加熱用熱交換器、２Ａ，２Ｂ……バー
ナ、３……出湯温度検出器、４Ａ……制御弁、４
Ｂ……比例制御回路、５Ａ……切換弁、５Ｂ……
バーナ台数制御回路、６……補正回路、θa……
設定開度巾。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 水管型の水加熱用熱交換器１に対する加熱用バ
   ーナとして複数のバーナ２Ａ，２Ｂを設け、それ
   らバーナ２Ａ，２Ｂに対する燃料ガス供給量を調
   整する制御弁４Ａ、及び、燃料ガスを供給するバ
   ーナ台数を切換える切換弁５Ａを設けた比例制御
   型ガス湯沸器であつて、前記バーナ２Ａ，２Ｂに
   分岐接続する燃料ガス供給路において、各バーナ
   ２Ａ，２Ｂに対する分岐箇所よりも上流側に前記
   制御弁４Ａを介装し、かつ、分岐箇所以降に前記
   切換弁５Ａを介装し、前記水加熱用熱交換器１か
   らの出湯温度を検出する出湯温度検出器３の検出
   情報に基づき、出湯温度を設定された温度に維持
   するように前記制御弁４Ａを自動開度調整する比
   例制御回路４Ｂを設け、その比例制御回路４Ｂに
   よる前記制御弁４Ａの開度調整と連係して、前記
   制御弁４Ａの調整開度が大となるほど着火バーナ
   台数を段階的に増大させるように前記切換弁５Ａ
   を自動切換操作するバーナ台数制御回路５Ｂを設
   け、そのバーナ台数制御回路５Ｂによる前記切換
   弁５Ａの切換操作時に、前記切換弁５Ａの切換え
   に伴う燃料ガス供給量の総量変化を抑制するよう
   に、その変化量に相当する設定開度巾θaだけ前
   記比例制御回路４Ｂによる前記制御弁４Ａの調整
   開度を自動補正する補正回路６を設けた比例制御
   型ガス湯沸器。